Антощенко Н.И., Попов А.Я. Разрушение горных пород взрывом

Подождите немного. Документ загружается.

132

рания и паров воды, которая вентилятором выбрасывается в атмо-

сферу. Конструкция станков, используемых для термического буре-

ния, определяется их назначением и видом применяемого окислите-

ля.

Термическое бурение предложено в конце 40-х гг. в США, в

СССР применялось с середины 50-х гг. главным образом для бурения

скважин в железистых кварцитах на железорудных карьерах. С сере-

дины 70-х гг. термическое бурение используется в основном для тер-

мического расширения (с 250 мм до 500 мм) нижней заряжаемой час-

ти взрывных скважин, что на порядок увеличивает вдвое сетку

взрывных скважин (с 5−7 до 10−11 м) и выход породы (с 20−30 до

100 м

на 1 м скважины).

133

6. РАСЧЕТ ЗАРЯДОВ И ВЕДЕНИЕ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ

ПРИ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТАХ

6.1 Расчет зарядов выброса и способы ведения взрывных работ

Расчет зарядов выброса и сброса. При расчете зарядов при-

нимается, что масса заряда пропорциональна объему взорванной по-

роды и может быть выражена формулой

⋅

, кг (6.1)

где q − удельный расход ВВ при нормальных зарядах выброса, зависящий

от крепости породы и от работоспособности ВВ, кг/м

;

V − объем взорванной породы, м

;

k−коэффициент, учитывающий влияние показателя действия взрыва n.

Подставив в формулу (6.1) значение V из формулы (4.30), по-

лучим

)n(fqWknqWQ

323

== , кг (6.2)

При расчете зарядов выброса с показателем n от 0,8 до 3 и W до

25 м значение f (n) определяется по эмпирической формуле М. М.

Борескова

n6,04,0)n(f += . (6.3)

Тогда величину заряда выброса можно определить по формуле

)n6,04,0(qWQ

+= , кг; (6.4)

или

134

)n6,04,0(qWQ

+= , кг (6.5)

при W = 25−40м.

Значение q, установленное опытным путем, берут из справочных

таблиц. В таблице 6.1 приведен удельный расход ВВ зарядов нор-

мального выброса и зарядов рыхления для аммонита работо-

способностью 300 см

. При применении другого ВВ необходимо зна-

чение q умножить на поправочный коэффициент, равный обратной

величине коэффициента работоспособности этого ВВ, т. е. на вели-

чину

ЭТ

= (6.6)

где Р,Р

ЭТ

− величина расширения в свинцовой бомбе соответственно для

эталонного ВВ (в данном случае

ЭТ

Р = 300 см

) и для приме-

няемого.

Поправочный коэффициент может быть применен и по соот-

ношению теплот взрыва:

ЭТV

′

= , (6.7)

где

VЭТV

Q,Q

′

− удельная теплота взрыва при постоянном объеме соответ-

ственно для эталонного ВВ (в данном случае

ЭТV

′

= 840 ккал/кг) и для применяемого.

Взрывание на выброс применяют главным образом при проведении канав,

котлованов и траншей различного назначения. Заряды выброса располагают на

таком расстоянии один от другого, чтобы при совместном действии они образо-

вали выемку со сравнительно ровной подошвой (рис. 6.1).

135

Таблица 6.1

Удельный расход ВВ (аммонит % 6ЖВП)

q, кг/м

Коэффициент

крепости f

Категория породы

(шкала Союзвзрывпро-

ма)

для зарядов

нормального

выброса

Для зарядов рыхления

при минных штольнях

и шурфах

0,3 I 0,71 -

0,5 II 0,79 -

0,5 III 0,83 -

0,6 IV 0,87 -

0,8-1,0 V 0.87 0,29

1,5-2 VI 0,87 0,29

3-4 VII 1,12 0,37

5-6 VIII 1,12 0,37

5-6 IХ 1,25 0,42

5-6 Х 1,25 0,42

8-10 XIX 1,50 0,50

8-10 ХII 1,62 0,54

12-14 XIII 1,75 0,58

12-14 XIV 2,00 0,67

16-20 XV 2,12 0,71

16-20 XVI 2,25 0,75

Рисунок 6.1 − Форма выемки при взрывании сближенных зарядов выброса

Отечественной практикой установлено, что расстояние между

зарядами должно быть

(

0,5

. (6.8)

136

При проведении траншей значительной ширины заряды закла-

дывают в несколько рядов вдоль оси траншеи, располагая их в шах-

матном порядке.

В слабых грунтах при небольших зарядах выброса целесооб-

разно создавать в зарядной камере большой воздушный зазор между

зарядом и потолком камеры, чтобы объем камеры вдвое превышал

объем заряда. В этом случае объем воронки увеличивается (главным

образом вследствие увеличения глубины воронки) на 20−30% по

сравнению с зарядами без воздушной прослойки. На столько же

уменьшается, следовательно, удельный расход ВВ. Благодаря воз-

душной полости проходит перераспределение расхода энергии меж-

ду различными формами работы: уменьшается расход энергии на

пластические деформации породы в ближней зоне заряда и увеличи-

вается на разрывы, скалывание и выброс.

Для достижения направленного выброса породы заряды распо-

лагаются в два-три ряда вдоль оси траншеи и ряды взрывают после-

довательно с интервалом замедления от 0,5 до 6 с, в зависимости от

величины л. н. с. и от свойств среды. Интервал замедления принима-

ют численно равным величине не менее

W (где W − л. н. с., м).

Первым взрывают ряд, расположенный у нерабочего борта, на кото-

рый требуется выбросить породу (рис. 6.2).

Масса зарядов последующих рядов увеличивается по мере удаления

от открытой поверхности. При расчете таких зарядов принимают для

зарядов первого ряда n = 1−1,5, а для последующих n=1,5−2,5. В ре-

зультате взрыва зарядов первого ряда, л. н. с. зарядов второго ря-

да

′

W , поэтому порода будет выброшена налево и со значитель-

но большей силой. К моменту, когда порода, выброшенная зарядами

137

первого ряда, еще не успеет опуститься вниз, она будет отброшена в

сторону взрывом зарядов второго ряда.

Рисунок 6.2 − Схема выемки при направленном действии зарядов выброса

При направленном взрывании в плотных грунтах и в поро-

дах средней крепости нередко применяют метод наклонных сква-

жинных зарядов (рис.6.3), который обеспечивает большее отбра-

сывание разрушенной породы. Первые два ряда скважин, обра-

зующих вруб, взрывают с замедлением 50−100 мс. Следующий

ряд взрывают с замедлением 250−400 мс, а далее с интервалом

150−250 мс ряд за рядом.

Направленное взрывание зарядов выброса нередко применяют

для перекрытия ущелий, для создания плотин в гористых местностях.

В этом случае заряды, называемые зарядами сброса, располагают в

глубине откоса горы так, чтобы л. н. с. была направлена под углом

35−45° к горизонту в сторону направления сброса. Заряды − сосредо-

точенные, с показателем действия взрыва 1,25−1,75.

Обычно при сооружении больших плотин группу зарядов

располагают и взрывают так, чтобы порода ложилась кучно в за-

данном направлении.

Направление в

ы-

′

138

Рисунок 6.3 − Схема расположения скважин с зарядами для направленно-

го выброса

Иногда заряды бывают большой величины. Так, например, при соз-

дании противоселевой плотины на реке Малой Алмаатинке в Медео

было взорвано пять зарядов (5293 т), расположенных в два ряда на

правом склоне, и десять зарядов, расположенных в два ряда на левом

склоне (3946 т).

Замедление между взрывами зарядов первого и второго рядов

было 3−4 с. Масса одновременно взорванных зарядов была 3600 т.

Взрывами было уложено в плотину 2,4 млн. м

породы. Высота пло-

тины 84 м, ширина 500 м в основании и 100 м по гребню.

Ведение взрывных работ. Для размещения зарядов выброса

бурят скважины, проходят шурфы или шурфы с камерами. Сечения

шурфов прямоугольной формы 1х1 м или 1х1,2 м. При небольших

зарядах в сухих шурфах ВВ можно располагать на дне шурфа (рис.

6.4 а). При больших зарядах, а также при наличии грунтовые вод для

размещения зарядов из шурфа проводят камеры. При наличии грун-

товых вод пол камеры делают с небольшим уклоном в сторону шур-

фа для стока воды, а дно шурфа располагают на 0,5-1 м ниже пола

камеры.

При небольшом объеме зарядной камеры 2 ее устраивают не-

посредственно у шурфа 1 (рис. 6.4. а), а при большом объеме камеру

располагают на некотором расстоянии от шурфа, с которым она со-

0 0 I II III

139

общается посредством ходка 3 (рис. 6.4, б). Конфигурация камеры

должна обеспечивать максимальную сосредоточенность заряда.

Рисунок 6.4 −Схемы расположения шпуров и зарядных камер

При заряжании камеры гранулированными или порошкооб-

разными ВВ мешки с ВВ опускают в шурф в бадьях. В случае при-

менения больших зарядов для спуска ВВ используют механические

элеваторы. При заряжании ВВ россыпью их засыпают в шурф через

деревянную трубу сечением 20х20 см. При больших зарядах приме-

няют зарядные агрегаты, оборудованные на грузовых автомашинах и

подающих ВВ по гибким шлангам в зарядные камеры. Производи-

тельность таких агрегатов до 12 т ВВ в час.

6.2 Расчет зарядов рыхления и ведение взрывных

работ при методе камерных зарядов

Расчет зарядов и расположение зарядных камер. Наиболее

рациональные условия для применения этого метода − высокий забой

140

(более 20 м) и такая текстура породы, которая способствует раскалы-

ванию на куски, не превышающие емкости ковша экскаватора. Одна-

ко такая благоприятная текстура пород встречается редко. Метод ка-

мерных зарядов применяется на открытых разработках в карьерах с

уступами высотой более 20 м. Для размещения зарядов в уступах

проводят штольни 1 (рис. 6.5) с боковыми галереями 2 и зарядными

камерами 3. Сечение штолен и галерей 1,2х1,5 или 1,5х1,8 м. Разме-

ры камер зависят от величины зарядов и плотности заряжания.

Взрывом заряда порода в пределах воронки рыхления дробится

и выпучивается; над воронкой рыхления порода растрескивается,

встряхивается и под действием силы тяжести оседает, оползает и

разделяется по плоскостям образовавшихся трещин на куски. Эти

куски будут иметь тем большие размеры, чем крепче порода и чем

Рисунок 6.5 − Схема расположения зарядов при методе минных штолен

больше линия наименьшего сопротивления и расстояние между заря-

дами. Крупные куски (негабарит) с помощью шпуровых и частично

наружных нарядов дробят на более мелкие, которые можно грузить

экскаваторами.

2 1

А-А

141

Величину л. н. с. принимают в пределах (0,5−0,8)Н, где Н − вы-

сота уступа. Если слоистость или трещиноватость пород отсутствует

или выражена одинаково как в горизонтальном, так и в вертикальном

направлении, следует брать среднее значение:

0,65

Если преобладает горизонтальное направление слоев или тре-

щин, то значение л. н. с. следует брать ближе к верхнему пределу

(W= 0,8H), а если вертикальное направление, параллельное фронту

уступа, тогда значение л. н. с. должно быть ближе к нижнему преде-

лу (

0,5

Расстояние между зарядами принимают а = (0,7−1)W. Если по-

роды не имеют явно выраженной слоистости или трещиноватости, то

следует принимать а = 0,8W. Такое же значение а должно быть в том

случае, когда слоистость или трещиноватость одинакова по парал-

лельному и перпендикулярному фронту уступа направлениям. Если

направление слоев или трещин параллельно фронту уступа, то рас-

стояние между зарядами следует брать равным л.н.с. или близким к

нему, а при направлении слоев или трещин, перпендикулярном

фронту уступа, следует принимать а = (0,65−0,7)W. Следует иметь

ввиду, что с увеличением величины а снижается равномерность

дробления породы и увеличиваются размеры максимальных кусков.

Вблизи заряда порода дробится больше, а чем дальше от заряда, тем

меньше.

С увеличением высоты уступа значение л.н.с. берут ближе к

нижнему пределу (W = 0,5H). В практике взрывных работ были слу-

чаи применения минных штолен в уступах высотой 60-90 м. Величи-

ну л. н. с. при взрывании в таких уступах принимали не более 30м,

т.е. W = (0,5−0,33)H.